責編 | 王一

2022年11月18日，

中國科學院分子植物科學卓越創新中心

劉宏濤

研究組在

Nature Communications

線上發表了

題為

CRY2 interacts with CIS1 to regulate thermosensory flowering via FLM alternative splicing

的研究論文，揭示了

藍光透過

CRY2–CIS1–FLM訊號通路調節擬南芥中溫度調控的開花時間，該訊號通路將開花時間與光照和環境溫度聯絡起來。

光照和溫度共同調控了下胚軸和葉柄伸長、開花時間、內源生物鐘、種子萌發、株型等重要性狀

。自然條件下光和溫度通常是協同變化的，但藍光訊號和溫度訊號如何協同調控下胚軸伸長和開花時間有待闡明。

隱花色素

（CRYs）

是一類光裂解酶類似的藍光受體，最初在擬南芥中發現，後來在幾乎所有物種中都被發現。劉宏濤研究組之前發現藍光受體隱花素CRY不僅參與藍光響應，也參與溫度響應。藍光和溫度訊號可以透過使PIF4

（Ma et al。， 2016）

共同調控胚軸伸長，

藍光還可以透過調控冷誘導蛋白

COR27和COR28

的表達量而參與低溫響應，平衡植物發育與抗冷性

（Li et al。， 2016）

。

COR27和COR28還參與調控植物暗形態建成和光形態建成過程

（Li et al。， 2020）

。

CRY參與溫度響應，其本身也受到溫度調控，CRY2蛋白穩定性不僅受藍光調節，而且受溫度調節

（Ma et al。， 2021）

，但光和溫度如何協同調控開花時間仍有待解析。

CRYs透過調節多種轉錄因子的活性來調節轉錄

（Liu et al。， 2008； Liu et al。， 2013； Ma et al。， 2016； Pedmale et al。， 2016； Liu et al。， 2018； Wang et al。， 2019）

，然而

CRYs是否以及如何影響mRNA的加工尚不清楚。選擇性剪接

（AS）

可能導致內含子去除或保留，或可能與選擇性5‘和/或3’剪接位點

（SSs）

結合，從單個基因產生多個轉錄本。AS是一個關鍵的轉錄後事件，在不增加基因數量的情況下調節轉錄物丰度並擴大轉錄組多樣性。

該研究發現，

CRY2能以藍光依賴形式結合一個RNA結合蛋白，將其命名為

CIS1

。CIS1在擬南芥的溫度調控開花中發揮關鍵作用，而CIS1促進開花的功能是完全依賴於CRY2的。進一步的研究發現藍光和CRY2能夠調節RNA AS影響蛋白質表達和發育，並且藍光和CRY調控的AS與CIS1調控的AS存在大量重疊，包括在溫度調控開花中具有重要功能的

FLM

的選擇性剪接。

FLM

前體

mRNA隨著環境溫度的變化而發生選擇性剪接變化，

FLM β

剪接形式在低溫下增加以抑制開花。

CIS1與FLM前體mRNA結合以調節其AS，而CRY2調節CIS1的RNA結合活性。CRY2-CIS1-FLM是全新的開花調控訊號通路，CRY2是介導藍光和溫度協同調控開花的關鍵因子，

不僅調控光週期調控的開花時間，也參與調控環境溫度調節的開花。

有趣的是

CIS1

在進化中保守，動物和人中都有

CIS1

同源蛋白，該研究還發現人的

CIS1

同源蛋白能直接結合人

CRY蛋白，表明CRY透過結合RNA

結合蛋白而調控開花時間這一新調控機制可能在進化中保守存在。

參考文獻：

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Liu， H。， Yu， X。， Li， K。， Klejnot， J。， Yang， H。， Lisiero， D。， and Lin， C。 （2008）。 Photoexcited CRY2 interacts with CIB1 to regulate transcription and floral initiation in Arabidopsis。 Science 322， 1535-1539。

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Liu， Y。， Li， X。， Ma， D。， Chen， Z。， Wang， J。W。， and Liu， H。 （2018）。 CIB1 and CO interact to mediate CRY2-dependent regulation of flowering。 EMBO Rep。

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Ma， L。， Li， X。， Zhao， Z。， Hao， Y。， Shang， R。， Zeng， D。， and Liu， H。 （2021）。 Light-Response Bric-A-Brack/Tramtrack/Broad proteins mediate cryptochrome 2 degradation in response to low ambient temperature。 The Plant cell。

Pedmale， U。V。， Huang， S。S。， Zander， M。， Cole， B。J。， Hetzel， J。， Ljung， K。， Reis， P。A。， Sridevi， P。， Nito， K。， Nery， J。R。， Ecker， J。R。， and Chory， J。 （2016）。 Cryptochromes Interact Directly with PIFs to Control Plant Growth in Limiting Blue Light。 Cell 164， 233-245。

Wang， F。， Gao， Y。， Liu， Y。， Zhang， X。， Gu， X。， Ma， D。， Zhao， Z。， Yuan， Z。， Xue， H。， and Liu， H。 （2019）。 BES1-regulated BEE1 controls photoperiodic flowering downstream of blue light signaling pathway in Arabidopsis。 New Phytol 223， 1407-1419。

原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34886-2

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